Двигатель ЗМЗ-406 Турбо: описание, характеристики и отзывы. Турбо двигатель 406


Двигатель ЗМЗ-406 Турбо: описание, характеристики и отзывы

Отечественный двигатель "ЗМЗ-406 Турбо" является приемником классического аналога, известного под индексом 402. Новый мотор несколько напоминает шведский «Сааб», корпус агрегата сделан из чугуна, распределительные валы имеют верхнее расположение. Силовая установка включает в себя 16 клапанов, гидравлические компенсаторы. Такая конструкция позволяет избавиться владельцу от частой регулировки клапанов. Привод ГРМ оборудован цепью, номинальный ресурс работы которой составляет не менее 100 тысяч километров. Несмотря на простоту конструкции, рассматриваемая установка гораздо «продвинутей», чем ее предшественник. Изучим особенности приспособления и отзывы пользователей о нем.

  1. Карбюраторная модификация 406. 1. 10. Используется на «Газелях», потребляет бензин АИ-76.
  2. Версия 406. 2. 10. Инжекторный мотор, устанавливается на «Газелях» и «Волгах».
  3. Модель 406. 3. 10. Применяется на «Газелях» (АИ-92).

Основные неисправности

Двигатель «ЗМЗ-406 Турбо» чаще всего подвержен следующим неисправностям:

  • Гидравлические натяжные механизмы цепи ГРМ поддаются заклиниванию. В связи с этим возникает посторонний шум, отсутствие колебаний, дальнейшая деформация башмака, вплоть до разрушения всей цепи. В этом плане преимущество рассматриваемого двигателя заключается в том, что на нем не гнутся клапана.
  • Перегрев силовой установки. Подобная проблема – также не редкость. Как правило, такая поломка происходит вследствие забитого радиатора либо выхода из строя термостата. Изначально рекомендуется проверить уровень охлаждающей жидкости и наличие воздушных пробок в системе.
  • Увеличенный расход масла. Чаще всего, мотор «ЗМЗ-406 Турбо КИТ» испытывает данную проблему по причине износа сальников и маслосъемников на клапанах. Также неисправность иногда возникает из-за того, что между пластиной и крышкой клапанов образуется щель, через которую и происходит утечка масла. Для устранения проблемы достаточно снять крышку и обработать поверхность герметиком.

Прочие неполадки

Среди других, часто возникающих неисправностей двигателя «ЗМЗ-406 Турбо» можно отметить следующее:

  • Часто наблюдаются провалы тяги по причине выхода из строя катушек зажигания. После замены этих элементов работоспособность мотора восстанавливается моментально.
  • Стук в силовом агрегате. Эта неполадка возникает по причине износа гидравлических компенсаторов. Как заявляет производитель, срок службы этих деталей рассчитан не менее чем на 50 тысяч километров.
  • Износ поршневых пальцев, поршней и шатунных вкладышей, что также приводит к возникновению посторонних звуков в моторе.
  • Силовой агрегат троит. В этом случае следует проверить свечи, катушки и компрессию.
  • Наблюдается замирание силового агрегата. Чаще всего, «ЗМЗ-406 Турбо» глохнет в связи с нарушением работы проводов, датчика коленчатого вала или РХХ.

Кроме того, неоднократно наблюдаются сбои в работе сцепления «ЗМЗ-406 Турбо» и бензонасоса. В общем, причины неполадок характерны для всех отечественных моторов, включая низкое качество сборки. Тем неменее 406-я модель намного эффективнее и практичнее предшественника под номером 402. Для справки: на базе 406-го «ЗМЗ» разрабатывались моторы 405-й и 409-й серии, объемом 2,7 литра.

Форсирование

Одним из вариантов увеличения мощности агрегата является атмосферный способ с установкой дополнительных валов. На впуске монтируют забор холодного воздуха, ресивер с увеличенным диаметром. Затем распиливается ГБЦ, дорабатываются отсеки сгорания, увеличивается размер каналов. На следующей стадии усовершенствования мотора «ЗМЗ-406 Турбо» проводят установку облегченных Т-образных клапанов, пружин серии типа 21083 и новых валов, например, от ОКБ 38/38.

Использовать стандартную тракторную поршневую группу не имеет смысла. Приобретают новые поршни кованого типа, облегченный коленчатый вал. Производят балансировку узла. Настраивается прямоточный выхлоп на трубе диаметром 63 мм. В итоге мощность получится около 200 конских сил, а характеристики силовой установки станут иметь выраженную спортивную конфигурацию.

«ЗМЗ-406 Турбо»: тюнинг

Второй способ усовершенствования рассматриваемого двигателя заключается в монтаже наддува. Для того чтобы приспособление нормально переносило высокое давление, следует установить усиленный поршневой блок. Остальная конструкция идентична преобразованиям, проводимым при атмосферной модернизации.

Монтируется турбина типа Garrett 28 с соответствующим коллектором, пайпинги, интеркулер, форсунки 630 сс, выхлопная система на 76 мм, ДАД+ДТВ. Выходная мощность в результате получится не менее 300 «лошадок». При желании можно поменять форсунки на конфигурацию 800 сс, что позволит еще увеличить мощность двигателя, однако такая система приведет к быстрому износу агрегата. Потребуется монтаж нового компрессора, например Eaton M90. Затем нужна его точная настройка. Как показывает практика, такая модернизация позволяет получить мотор без провалов, тяга которого ощущается уже с низов.

Конфигурация системы впуска

Эта операция с применением нового набора ГРМ «ЗМЗ-406 Евро-2 Турбо» является одним из самых важных моментов, влияющих на параметры силовой установки. В рассматриваемой системе происходят волновые процессы, которые настраиваются на конкретный диапазон оборотов. В штатном исполнении узел имеет неоднозначные характеристики.

К плюсам можно отнести короткий впускной тракт, рассчитанный на высокую оборотистость. С другой стороны, впускные отверстия на фильтре имеют довольно малое сечение. Сам фильтрующий элемент отличается высокой производительностью и не требует замены на нулевой вариант, который сложен в обслуживании и не отличается высокой эффективностью.

Для улучшения производительности и наполнения цилиндров на высоких оборотах, специалисты рекомендуют убрать стандартный корпус атмосферного фильтра. Решение этой проблемы проявляется в монтаже системы «холодного впуска». В месте установки воздушного фильтрующего элемента оборудуется закрытый объем таким образом, чтобы воздушный поток попадал исключительно снаружи. Поможет в этом дополнительная перегородка.

Как вариант, можно ничего под капотом не отгораживать, а вывести заборник воздуха под бампер. Однако, в этом случае, возникает опасность получения гидравлического удара, при этом отмечается небольшое снижение мощности мотора.

Доработка ГБЦ

Эта операция сводится к шлифовке каналов, сглаживания всех острых остатков в отсеке сгорания и на донной части поршня. Для рассматриваемых моторов рекомендуется монтаж прокладки ГБЦ от агрегата 405.22 (Евро-3). Она сделана из цельного металла, является более надежной и тонкой. В результате это позволяет увеличить компрессию и экономичность двигателя.

На следующей стадии выполняется установка распределительных валов с увеличенным перемещением клапана. Для регулярной эксплуатации силовой установки в условиях города, специалисты советуют использовать пару валов типа 30/34.

Другие способы модернизации

Усовершенствовать мотор можно также путем установки набора ГРМ «ЗМЗ-406 Евро2 Турбо». Кроме того, производят монтаж коленчатого вала с увеличенным ходом кривошипного узла. Это даст возможность повысить рабочий объем до 2,5 литра. Дополнительно с новым коленвалом используют поршни со смещенным на 4 миллиметра пальцем. Он не должен выходить из плоскости блока и ударяться о ГБЦ.

Хорошим вариантом для силовых агрегатов рассматриваемой модели считается использование поршней с тонкими кольцами. Они позволят уменьшить динамические потери, что особо актуально для оборотистых движков. Как вариант, можно заняться облегчением поршневой и шатунной группы, но это не будет иметь особого эффекта на моторах с числом оборотов до 7 тысяч вращений в минуту. Снижение массы маховика на подобных образцах ведет к прерывистой работе, быстрому набору оборотов и такому же интенсивному их сбрасыванию. Это не очень удобно, особенно при перемещении в городе.

Отзывы

Как свидетельствуют отклики пользователей, мотор «ЗМЗ-406» – намного лучше своего предшественника в плане мощности и эксплуатации. Однако и он не лишен недостатков. В связи с этим многие владельцы проводят тюнинг агрегата. Как это сделать, было рассмотрено выше. Главное, не переусердствовать с доработками, поскольку излишние внедрения повышают характеристики установки, но и ведут к быстрому износу. Здесь нужно грамотно сопоставить получаемый эффект и предположительный рабочий ресурс. Стоит отметить, что после модификации любого мотора, требуется последующая настройка его системы управления. Помочь в регулировке конкретного мотора поможет программа Molt, которая оптимизирует работу каждого движка, в зависимости от его особенностей.

autogear.ru

Наддув | jc-tech.ru

С 2006 года по настоящее время в JC Technology построена не одна сотня турбомоторов на базе ЗМЗ 406-405-409 и их модификаций, накоплен огромный опыт и отработаны оптимальные технические решения, которые мы можем вам предложить:

 

Комплекс №1

Установка турбонаддува на штатный мотор (в случае его исправного технического состояния и отсутствия необходимости ремонта ДВС). При этом остаются штатные поршни, степень сжатия понижается до 8.0:1 путем установки алюминиевой проставки под ГБЦ. В зависимости от объема двигателя применяются проставки разной толщины. Рекомендуемый к использованию бензин - АИ95.

Является универсальным вариантом, турбокомпрессор выходит на рабочее давление в районе 2500 об/мин обеспечивая ровную тягу до отсечки. При спокойной манере езды - расход топлива не увеличивается, ресурс ДВС - практически не снижается.

Выходные характеристики ДВС - мощность 240 - 260 лс, крутящий момент 320-350 н*м (зависимости от типа двигателя и типа турбокомпрессора).

 

 

 

Основные доработки двигателей:

- Установка турбокомпрессора на литой чугунный коллектор с переходником под турбину- Установка фронтального алюминиевого интеркулера- Изготовление и установка впускного пайпинга - Использование прочных силиконовых патрубков- Установка и подключение радиатора охлаждения масла- Антидетонационная обработка камеры сгорания и днища поршней

- Установка алюминиевой проставки под ГБЦ

- Установка стальной прокладки ГБЦ

- Изготовление выпускной системы d = 63мм из нержавеющей стали- Установка форсунок увеличенной производительности- Доработка проводки ЭБУ, установка датчиков и калибровка системы управления M7SPORT

- и др.

 

 

Комплекс №2

Комплекс значительного повышения мощности двигателя с учетом индивидуальных пожеланий клиента по поводу выходных характеристик.  

Двигатель полностью перебирается, при сборке используются кованые поршни, тщательно развешивается ШПГ.

Для моторов серии ЗМЗ 406 (2.3л) и ЗМЗ 405 (2.5л) при сборке применяется коленчатый вал 94мм для увеличения объема ДВС до 2.5л и 2.7л соответственно.

Рекомендуемый к использованию бензин - АИ95, АИ98 (в зависимости от конфигурации двигателя).

Выходные характеристики ДВС - мощность от 250 до 500+ лс , крутящий момент от 320 до 650+ н*м (зависимости от конфигурации двигателя, типа турбокомпрессора и давления наддува).

 

Следует обратить внимание на то, что в случае повышения мощности ДВС до 400+лс на все узлы трансмиссии будет возложена немалая нагрузка, что будет приводить к ускоренному выходу их из строя. Стоит задуматься о свапе импортных КПП. Рекомендуется доработать тормозную систему (установка ВУТ+ГТЦ, установка передних суппортов и тормозных дисков большего диаметра, установка задних дисковых тормозов)

 

  

 

 

 

 

Основные доработки двигателей:

- Снятие / установка

- Разборка / Сборка

- Применение кованый поршней

- Развесовка ШПГ

- Установка усиленного комплекта ГРМ

- Установка коленвала (при необходимости - стального) 94мм (для ДВС ЗМЗ 406 и 405)

- Изготовление выпускного коллектора

- Установка турбокомпрессора - Установка фронтального алюминиевого интеркулера- Изготовление и установка впускного пайпинга - Использование прочных силиконовых патрубков- Установка и подключение радиатора охлаждения масла

- Доработка ГБЦ- Антидетонационная обработка камеры сгорания и днища поршней

- Установка стальной прокладки ГБЦ

- Изготовление выпускной системы d = 63 - 85 мм из нержавеющей стали (в зависимости от мощности ДВС)- Установка форсунок увеличенной производительности

- Установка бензонасоса увеличенной производительности- Доработка проводки ЭБУ, установка датчиков и калибровка системы управления M7SPORT

- и др.

 

 

 

Выходные показатели (измерения на динамоментрическом стенде Dynocom а/м Волга ГАЗ 3110 (задний привод))

Полностью подготовленный ЗМЗ 409 2.7л (Комплекс №2), турбина Garrett GT3071 на давлении 1 бар.

Мощность на колесах 360 лс (264 кВт) @ 5800 rpm / Мощность двигателя 414 л.с. @ 6150 rpm

Момент на колесах 518 н*м @ 4120 rpm / Крутящий момент двигателя 564 н*м @ 4200 rpm

 

 

 

 

Выходные показатели (измерения на динамоментрическом стенде Dynocom а/м Волга ГАЗ 3110 (задний привод))

Полностью подготовленный ЗМЗ 409 2.7л (Комплекс №2), турбина Garrett GT3576 на давлении 1.1 бар.

Мощность на колесах 394 лс (264 кВт) @ 5700 rpm / Мощность двигателя 453 л.с. @ 6200 rpm

Момент на колесах 585 н*м @ 4450 rpm / Крутящий момент двигателя 640 н*м @ 4500 rpm

 

www.jc-tech.ru

Двигатель "ЗМЗ-406 Турбо": описание, характеристики и отзывы

Бизнес 23 октября 2017

Отечественный двигатель "ЗМЗ-406 Турбо" является приемником классического аналога, известного под индексом 402. Новый мотор несколько напоминает шведский «Сааб», корпус агрегата сделан из чугуна, распределительные валы имеют верхнее расположение. Силовая установка включает в себя 16 клапанов, гидравлические компенсаторы. Такая конструкция позволяет избавиться владельцу от частой регулировки клапанов. Привод ГРМ оборудован цепью, номинальный ресурс работы которой составляет не менее 100 тысяч километров. Несмотря на простоту конструкции, рассматриваемая установка гораздо «продвинутей», чем ее предшественник. Изучим особенности приспособления и отзывы пользователей о нем.

«ЗМЗ-406 Турбо»: характеристики

Ниже представлены параметры рассматриваемого мотора:

  • Годы выпуска – 1997-2008.
  • Питающая часть – инжектор/карбюратор.
  • Расположение цилиндров – рядного типа.
  • Число цилиндров и клапанов на каждом элементе – 4/4.
  • Перемещение поршня – 86 мм.
  • Компрессия – 9,3.
  • Объем «движка» – 2286 куб. см.
  • Показатель мощности – 145 конских сил при 5200 оборотах в минуту.
  • Экологический стандарт – «Евро-3».
  • Масса – 187 кг.
  • Расход горючего в смешанном режиме – 13,5 литров на 100 км.
  • Номинальный рабочий ресурс агрегата – 150 тысяч километров.
  • Установка – «Волга» 3102/31029/3110, (Газель, Соболь).

Модификации

В эксплуатацию поступили несколько моделей двигателя «ЗМЗ-406 Турбо»:

  1. Карбюраторная модификация 406. 1. 10. Используется на «Газелях», потребляет бензин АИ-76.
  2. Версия 406. 2. 10. Инжекторный мотор, устанавливается на «Газелях» и «Волгах».
  3. Модель 406. 3. 10. Применяется на «Газелях» (АИ-92).

Видео по теме

Основные неисправности

Двигатель «ЗМЗ-406 Турбо» чаще всего подвержен следующим неисправностям:

  • Гидравлические натяжные механизмы цепи ГРМ поддаются заклиниванию. В связи с этим возникает посторонний шум, отсутствие колебаний, дальнейшая деформация башмака, вплоть до разрушения всей цепи. В этом плане преимущество рассматриваемого двигателя заключается в том, что на нем не гнутся клапана.
  • Перегрев силовой установки. Подобная проблема – также не редкость. Как правило, такая поломка происходит вследствие забитого радиатора либо выхода из строя термостата. Изначально рекомендуется проверить уровень охлаждающей жидкости и наличие воздушных пробок в системе.
  • Увеличенный расход масла. Чаще всего, мотор «ЗМЗ-406 Турбо КИТ» испытывает данную проблему по причине износа сальников и маслосъемников на клапанах. Также неисправность иногда возникает из-за того, что между пластиной и крышкой клапанов образуется щель, через которую и происходит утечка масла. Для устранения проблемы достаточно снять крышку и обработать поверхность герметиком.

Прочие неполадки

Среди других, часто возникающих неисправностей двигателя «ЗМЗ-406 Турбо» можно отметить следующее:

  • Часто наблюдаются провалы тяги по причине выхода из строя катушек зажигания. После замены этих элементов работоспособность мотора восстанавливается моментально.
  • Стук в силовом агрегате. Эта неполадка возникает по причине износа гидравлических компенсаторов. Как заявляет производитель, срок службы этих деталей рассчитан не менее чем на 50 тысяч километров.
  • Износ поршневых пальцев, поршней и шатунных вкладышей, что также приводит к возникновению посторонних звуков в моторе.
  • Силовой агрегат троит. В этом случае следует проверить свечи, катушки и компрессию.
  • Наблюдается замирание силового агрегата. Чаще всего, «ЗМЗ-406 Турбо» глохнет в связи с нарушением работы проводов, датчика коленчатого вала или РХХ.

Кроме того, неоднократно наблюдаются сбои в работе сцепления «ЗМЗ-406 Турбо» и бензонасоса. В общем, причины неполадок характерны для всех отечественных моторов, включая низкое качество сборки. Тем неменее 406-я модель намного эффективнее и практичнее предшественника под номером 402. Для справки: на базе 406-го «ЗМЗ» разрабатывались моторы 405-й и 409-й серии, объемом 2,7 литра.

Форсирование

Одним из вариантов увеличения мощности агрегата является атмосферный способ с установкой дополнительных валов. На впуске монтируют забор холодного воздуха, ресивер с увеличенным диаметром. Затем распиливается ГБЦ, дорабатываются отсеки сгорания, увеличивается размер каналов. На следующей стадии усовершенствования мотора «ЗМЗ-406 Турбо» проводят установку облегченных Т-образных клапанов, пружин серии типа 21083 и новых валов, например, от ОКБ 38/38.

Использовать стандартную тракторную поршневую группу не имеет смысла. Приобретают новые поршни кованого типа, облегченный коленчатый вал. Производят балансировку узла. Настраивается прямоточный выхлоп на трубе диаметром 63 мм. В итоге мощность получится около 200 конских сил, а характеристики силовой установки станут иметь выраженную спортивную конфигурацию.

«ЗМЗ-406 Турбо»: тюнинг

Второй способ усовершенствования рассматриваемого двигателя заключается в монтаже наддува. Для того чтобы приспособление нормально переносило высокое давление, следует установить усиленный поршневой блок. Остальная конструкция идентична преобразованиям, проводимым при атмосферной модернизации.

Монтируется турбина типа Garrett 28 с соответствующим коллектором, пайпинги, интеркулер, форсунки 630 сс, выхлопная система на 76 мм, ДАД+ДТВ. Выходная мощность в результате получится не менее 300 «лошадок». При желании можно поменять форсунки на конфигурацию 800 сс, что позволит еще увеличить мощность двигателя, однако такая система приведет к быстрому износу агрегата. Потребуется монтаж нового компрессора, например Eaton M90. Затем нужна его точная настройка. Как показывает практика, такая модернизация позволяет получить мотор без провалов, тяга которого ощущается уже с низов.

Конфигурация системы впуска

Эта операция с применением нового набора ГРМ «ЗМЗ-406 Евро-2 Турбо» является одним из самых важных моментов, влияющих на параметры силовой установки. В рассматриваемой системе происходят волновые процессы, которые настраиваются на конкретный диапазон оборотов. В штатном исполнении узел имеет неоднозначные характеристики.

К плюсам можно отнести короткий впускной тракт, рассчитанный на высокую оборотистость. С другой стороны, впускные отверстия на фильтре имеют довольно малое сечение. Сам фильтрующий элемент отличается высокой производительностью и не требует замены на нулевой вариант, который сложен в обслуживании и не отличается высокой эффективностью.

Для улучшения производительности и наполнения цилиндров на высоких оборотах, специалисты рекомендуют убрать стандартный корпус атмосферного фильтра. Решение этой проблемы проявляется в монтаже системы «холодного впуска». В месте установки воздушного фильтрующего элемента оборудуется закрытый объем таким образом, чтобы воздушный поток попадал исключительно снаружи. Поможет в этом дополнительная перегородка.

Как вариант, можно ничего под капотом не отгораживать, а вывести заборник воздуха под бампер. Однако, в этом случае, возникает опасность получения гидравлического удара, при этом отмечается небольшое снижение мощности мотора.

Доработка ГБЦ

Эта операция сводится к шлифовке каналов, сглаживания всех острых остатков в отсеке сгорания и на донной части поршня. Для рассматриваемых моторов рекомендуется монтаж прокладки ГБЦ от агрегата 405.22 (Евро-3). Она сделана из цельного металла, является более надежной и тонкой. В результате это позволяет увеличить компрессию и экономичность двигателя.

На следующей стадии выполняется установка распределительных валов с увеличенным перемещением клапана. Для регулярной эксплуатации силовой установки в условиях города, специалисты советуют использовать пару валов типа 30/34.

Другие способы модернизации

Усовершенствовать мотор можно также путем установки набора ГРМ «ЗМЗ-406 Евро2 Турбо». Кроме того, производят монтаж коленчатого вала с увеличенным ходом кривошипного узла. Это даст возможность повысить рабочий объем до 2,5 литра. Дополнительно с новым коленвалом используют поршни со смещенным на 4 миллиметра пальцем. Он не должен выходить из плоскости блока и ударяться о ГБЦ.

Хорошим вариантом для силовых агрегатов рассматриваемой модели считается использование поршней с тонкими кольцами. Они позволят уменьшить динамические потери, что особо актуально для оборотистых движков. Как вариант, можно заняться облегчением поршневой и шатунной группы, но это не будет иметь особого эффекта на моторах с числом оборотов до 7 тысяч вращений в минуту. Снижение массы маховика на подобных образцах ведет к прерывистой работе, быстрому набору оборотов и такому же интенсивному их сбрасыванию. Это не очень удобно, особенно при перемещении в городе.

Отзывы

Как свидетельствуют отклики пользователей, мотор «ЗМЗ-406» – намного лучше своего предшественника в плане мощности и эксплуатации. Однако и он не лишен недостатков. В связи с этим многие владельцы проводят тюнинг агрегата. Как это сделать, было рассмотрено выше. Главное, не переусердствовать с доработками, поскольку излишние внедрения повышают характеристики установки, но и ведут к быстрому износу. Здесь нужно грамотно сопоставить получаемый эффект и предположительный рабочий ресурс. Стоит отметить, что после модификации любого мотора, требуется последующая настройка его системы управления. Помочь в регулировке конкретного мотора поможет программа Molt, которая оптимизирует работу каждого движка, в зависимости от его особенностей.

Источник: fb.ru

Query failed: connection to localhost:9312 failed (errno=111, msg=Connection refused).

monateka.com

Наддув на ЗМЗ 406 / Доработки / ГАЗ-Клуб Екатеринбург

Задача повышения мощности и крутящего момента двигателя была актуальна всегда. Мощность двигателя напрямую связана с рабочим объемом цилиндров и количеством подаваемой в них топливо-воздушной смеси. Т.е., чем больше в цилиндрах сгорает топлива, тем более высокую мощность развивает силовой агрегат. Однако самое простое решение — повысить мощность двигателя путем увеличения его рабочего объема приводит к увеличению габаритов и массы конструкции. Количество подаваемой рабочей смеси можно поднять за счет увеличения оборотов коленчатого вала (другими словами, реализовать в цилиндрах за единицу времени большее число рабочих циклов), но при этом возникнут серьезные проблемы, связанные с ростом сил инерции и резким увеличением механических нагрузок на детали силового агрегата, что приведет к снижению ресурса мотора. Наиболее эффективным способом в этой ситуации является наддув.Механический наддув

Механические нагнетатели (по англ. supercharger) позволяют довольно простым способом существенно поднять мощность мотора. Имея привод непосредственно от коленчатого вала двигателя, компрессор способен закачивать воздух в цилиндры при минимальных оборотах и без задержки увеличивать давление наддува строго пропорционально оборотам мотора. Но у них есть и недостатки. Они снижают КПД ДВС, так как на их привод расходуется часть мощности, вырабатываемой силовым агрегатом. Системы механического наддува занимают больше места, требуют специального привода (зубчатый ремень или шестеренчатый привод) и издают повышенный шум.

Существует два вида механических нагнетателей: объемные и центробежные. Типичными представителемя объемных нагнетателей являются нагнетатель Roots и компрессор Lysholm.

Конструкция Roots напоминает масляный шестеренчатый насос. Два ротора вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса. Оси роторов связаны между собой шестернями. Особенность такой конструкции в том, что воздух сжимается не в нагнетателе, а снаружи – в трубопроводе, попадая в пространство между корпусом и роторами. Основной недостаток – в ограниченном значении наддува. Как бы безупречно ни были подогнаны детали нагнетателя, при достижении определенного давления воздух начинает просачиваться назад, снижая КПД системы. Способов борьбы немного: увеличить скорость вращения роторов либо сделать нагнетатель двух- и даже трехступенчатым. Таким образом можно повысить итоговые значения до приемлемого уровня, однако многоступенчатые конструкции лишены своего главного достоинства – компактности. Еще одним минусом является неравномерное нагнетание на выходе, ведь воздух подается порциями. В современных конструкциях применяются трехзубчатые роторы спиральной формы, а впускное и выпускное окна имеют треугольную форму. Благодаря этим ухищрениям нагнетатели объемного типа практически избавились от пульсирующего эффекта. Невысокие скорости вращения роторов, а следовательно, долговечность конструкции вкупе с низким шумом привели к тому, что ими щедро оснащают свою продукцию такие именитые бренды, как DaimlerChrysler, Ford и General Motors. Объемные нагнетатели поднимают кривые мощности и крутящего момента, не изменяя их формы. Они эффективны уже на малых и средних оборотах, а это наилучшим образом сказывается на динамике разгона. Проблема лишь в том, что подобные системы очень прихотливы в изготовлении и установке, а значит, довольно дороги.

Еще один способ нагнетать во впускной коллектор воздух под избыточным давлением в свое время предложил инженер Лисхольм (Lysholm). Его детище окрестили винтовым нагнетателем, или «double screw» (двойной винт). Конструкция наддува Лисхольма чем-то напоминает обычную мясорубку. Внутри корпуса установлены два взаимодополняющих винтовых насоса (шнека). Вращаясь в разные стороны, они захватывают порцию воздуха, сжимают и загоняют ее в цилиндры. Характерна такая система внутренним сжатием и минимальными потерями, благодаря точно выверенным зазорам. Кроме того, винтовые наддувы эффективны практически во всем диапазоне оборотов двигателя, бесшумны, очень компактны, но чрезвычайно дороги из-за сложности в изготовлении. Однако ими не брезгуют такие именитые тюнинг-ателье, как AMG или Kleemann. Центробежные нагнетатели по конструкции напоминают турбонаддув. Избыточное давление во впускном коллекторе также создает компрессорное колесо (крыльчатка). Его радиальные лопасти захватывают и отбрасывают воздух в окружной тоннель при помощи центробежной силы. Отличие от турбонаддува лишь в приводе. Центробежные нагнетатели страдают аналогичным, хотя и менее заметным инерционным пороком, но есть и еще одна важная особенность. Фактически величина производимого давления пропорциональна квадрату скорости компрессорного колеса. Проще говоря, вращаться оно должно очень быстро, чтобы надуть в цилиндры необходимый воздушный заряд, порой в десятки раз превышая обороты двигателя. Эффективен центробежный нагнетатель на высоких оборотах. Механические «центробежники» не так капризны в обслуживании и долговечнее газодинамических собратьев, поскольку работают при менее экстремальных температурах. Неприхотливость, а следовательно, и дешевизна конструкции снискали им популярность в сфере любительского тюнинга.

Схема управления механическим нагнетателем довольно проста. При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя. Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха (Intercooler) является почти непременной составной частью не только механических, но и газотурбинных систем наддува. При сжатии в компрессоре (либо в нагнетателе) воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе помещается меньше, чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания. Поэтому сжатый воздух перед подачей его в цилиндры двигателя предварительно охлаждается в интеркулере. По своей конструкции это обычный радиатор, который охлаждается либо потоком набегающего воздуха, либо охлаждающей жидкостью. Понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяет увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на такой же процент.

Турбонаддув

Более широко на современных автомобильных двигателях применяются турбокомпрессоры. По сути, это тот же центробежный компрессор, но с другой схемой привода. Это самое важное, можно сказать, принципиальное отличие механических нагнетателей от «турбо». Именно схема привода в значительной мере определяет характеристики и области применения тех или иных конструкций. У турбокомпрессора крыльчатка-нагнетатель сидит на одном валу с крыльчаткой-турбиной, которая встроена в выпускной коллектор двигателя и приводится во вращение отработавшими газами. Частота вращения может превышать 200.000 об./мин. Прямой связи с коленвалом двигателя нет, и управление подачей воздуха осуществляется за счёт давления отработавших газов.

К достоинствам турбонаддува относят: повышение КПД и экономичности мотора (механический привод отбирает мощность у двигателя, этот же использует энергию отработавших газов, следовательно, КПД увеличивает). Не следует путать удельную и общую экономичность мотора. Естественно, для работы двигателя, мощность которого возросла за счет применения турбонаддува, требуется больше топлива, чем для аналогичного безнаддувного мотора меньшей мощности. Ведь наполнение цилиндров воздухом улучшают, как мы помним, для того, чтобы сжечь в них большее количество топлива. Но массовая доля топлива, приходящаяся на единицу мощности в час у двигателя, оснащенного ТК, всегда ниже, чем у схожего по конструкции силового агрегата, лишенного наддува. Турбонаддув дает возможность достичь заданных характеристик силового агрегата при меньших габаритах и массе, чем в случае применения «атмосферного» двигателя. Кроме того, у турбодвигателя лучше экологические показатели. Наддув камеры сгорания приводит к снижению температуры и, следовательно, уменьшению образования оксидов азота. В бензиновых двигателях наддувом добиваются более полного сгорания топлива, особенно на переходных режимах работы. В общем, как раз то, что нужно для применения турбокомпрессора. Турбокомпрессоры более просты в изготовлении, что окупает ряд присущих им недостатков.

При низкой частоте вращения двигателя количество отработавших газов невелико, соответственно, эффективность работы компрессора невысока. Кроме того, турбонаддувный двигатель, как правило, имеет т. н. «турбояму» (по-английски «turbo-lag») — замедленный отклик на увеличение подачи топлива. Вам нужно резко ускориться — вдавливаете педаль газа в пол, а двигатель некоторое время «думает» и лишь потом подхватывает. Объяснение простое — требуется время, пока мотор наберет обороты, увеличится давление выхлопных газов, раскрутится турбина, с ней крыльчатка нагнетателя — и наконец, «пойдет» воздух. Избавиться от указанных недостатков конструкторы пытаются разными способами. В первую очередь, снижением массы вращающихся деталей турбины и компрессора. Ротор современного турбокомпрессора настолько мал, что легко умещается на ладони. Снижение массы достигается не только конструкцией ротора, но и выбором для него соответствующих материалов. Основная сложность при этом- высокая температура отработавших газов. Металлокерамический ротор турбины примерно на 20% легче изготовленного из жаростойких сплавов, да к тому же обладает меньшим моментом инерции. До последнего времени срок службы всего агрегата ограничивала долговечность подшипников. По сути, это были вкладыши, подобные вкладышам коленчатого вала, которые смазывались маслом под давлением. Износ таких подшипников скольжения был, конечно, велик, однако шариковые не выдерживали огромной частоты вращения и высоких температур. Выход нашли когда удалось разработать подшипники с керамическими шариками. Однако достойно удивления не применение керамики — подшипники заполнены постоянным запасом пластичной смазки, то есть канал от штатной масляной системы двигателя уже не нужен! Избавиться от недостатков турбокомпрессора позволяет не только уменьшение инерционности ротора, но и применение дополнительных, иногда довольно сложных схем управления давлением наддува. Основные задачи при этом — уменьшение давления при высоких оборотах двигателя и повышение его при низких. Полностью решить все проблемы можно использованием турбины с изменяемой геометрией (Variable Nozzle Turbine), например, с подвижными (поворотными) лопатками, параметры которой можно менять в широких пределах.

Принцип действия VNT турбокомпрессора заключается в оптимизации потока выхлопных газов, направляемых на крыльчатку турбины. На низких оборотах двигателя и малом количестве выхлопных газов VNT турбокомпрессор направляет весь поток выхлопных газов на колесо турбины, тем самым увеличивая ее мощность и давление наддува. При высоких оборотах и высоком уровне газового потока турбокомпрессор VNT располагает подвижные лопатки в открытом положении, увеличивая площадь сечения и отводя часть выхлопных газов от крыльчатки, защищая себя от превышения оборотов и поддерживая давление наддува на необходимом двигателю уровне, исключая перенаддув. Комбинированные системы Помимо одиночных систем наддува сейчас часто встречается и двухступенчатый наддув. Первая ступень — приводной компрессор — обеспечивает эффективный наддув на малых оборотах ДВС, а вторая — турбонагнетатель — утилизирует энергию выхлопных газов. После достижения силовым агрегатом достаточных для нормальной работы турбины оборотов, компрессор автоматически выключается, а при их падении вновь вступает в действие.

Ряд производителей устанавливают на свои моторы сразу два турбокомпрессора. Такие системы называют «битурбо» или «твинтурбо». Принципиальной разницы в них нет, за одним лишь исключением. «Битурбо» подразумевает использование разных по диаметру, а следовательно и производительности, турбин. Причем алгоритм их включения может быть как параллельным, так и последовательным (секвентальным). На низких оборотах быстро раскручивается и вступает в работу турбонаддув маленького диаметра, на средних к нему подключается «старший брат». Таким образом, выравнивается разгонная характеристика автомобиля. Система дорогостоящая, поэтому ее можно встретить на престижных автомобилях, например Maserati или Aston Martin. Основная задача «твинтурбо» заключается не в сглаживании «турбоямы», а в достижении максимальной производительности. При этом используются две одинаковые турбины. Устанавливаются «твин-» и «битурбо» как на V-образные блоки, так и на рядные моторы. Варианты подключения турбин также идентичны системе «битурбо». В чем же смысл? Дело в том, что производительность турбины напрямую зависит от двух ее параметров: диаметра и скорости вращения. Оба показателя весьма капризны. Увеличение диаметра приводит к повышению инерционности и, как следствие, к пресловутой «турбояме». Скорость же турбины ограничивается допустимыми нагрузками на материалы. Поэтому две скромные и менее инерционные турбины могут оказаться эффективнее одной большой.

volga.ural.ru